DE2658191C2 - Process for the production of maleic anhydride - Google Patents

Process for the production of maleic anhydride

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DE2658191C2
DE2658191C2 DE19762658191 DE2658191A DE2658191C2 DE 2658191 C2 DE2658191 C2 DE 2658191C2 DE 19762658191 DE19762658191 DE 19762658191 DE 2658191 A DE2658191 A DE 2658191A DE 2658191 C2 DE2658191 C2 DE 2658191C2
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Description

10 a) als Katalysator einen kristallinen Phosphor-Vanadin-Mischoxld-Kalalysator verwendet, der fünfwertlgen Phosphor, Vanadin und Sauerstoff enthält, wobei das Vanadin eine Durchschnlttswerilgkelt zwischen etwa +3,9 und +4,6 und das Oxid ein Phosphor: Vanadln-Atomverhältnls zwischen etwa 0,9 bis 1,8: 1 und eine wahre Oberflache von etwa 7 bis 50 m'/g aufweist, 10 a) a crystalline phosphorus-vanadium mixed oxide catalyst is used as the catalyst, which contains pentavalent phosphorus, vanadium and oxygen, the vanadium having an average between about +3.9 and +4.6 and the oxide having a phosphorus: vanadium atomic ratio between about 0.9 to 1.8: 1 and a true surface area of about 7 to 50 m '/ g,

b) das Maleinsäureanhydrid vom Reaktorauslauf unter Erzielung des malelnsäureanhydrldarmen Auslaufs 15 dadurch entfernt, daß man den Reaktorauslauf mit einem organischen Absorptionsmittel im Gegenstromb) the maleic anhydride is removed from the reactor outlet to obtain the low-malelic anhydride outlet 15 by countercurrent to the reactor outlet with an organic absorbent

In Kontakt bringt, wodurch das Maleinsäureanhydrid In das organische Absorptionsmittel absorbiert wird,Brings into contact whereby the maleic anhydride is absorbed into the organic absorbent will,

c) den malelnsäureanhydrldarmen, C^Kohlenwasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Acryl-, Essig- oder Maleinsäure oder Gemische dieser Säuren enthaltenden Auslauf mit Wasser oder einer wäßrigen alkall-c) the malelic anhydride, C ^ hydrocarbon, nitrogen, oxygen and acrylic, vinegar or Maleic acid or mixtures of these acids containing spout with water or an aqueous alkaline

'" sehen Lösung unter Erzielung eines gereinigten, weniger als 100 ppm Säuren enthaltenden Kreislaufstrom wuscht undSee solution to obtain a purified recycle stream containing less than 100 ppm acids washed and

d) diesen gereinigten Strom In den Reaktor zurückführt.d) this purified stream is returned to the reactor.

Die Oxidation von Kohlenwasserstoffen zu Maleinsäureanhydrid Ist bekannt. Als AusgangsmaterlaÜen werden beispielsweise Benzol, Buten und n-Bulan verwendet. In den US-PS 31 56 705, 31 56 706, 31 56 707, 32 38 254, 32 55 211, 32 55 212, 32 55 213, 32 88 721, 33 51 565 und 33 85 796 werden Vanadln-Phosphoroxld-Katalysatoren 111 für die Oxidation von Buten zu Maleinsäureanhydrid beschrieben.The oxidation of hydrocarbons to maleic anhydride is known. Benzene, butene and n-bulane, for example, are used as starting materials. In US-PS 31 56 705, 31 56 706, 31 56 707, 32 38 254, 32 55 211, 32 55 212, 32 55 213, 32 88 721, 33 51 565 and 33 85 796 vanadium-phosphorus oxide catalysts 111 for the oxidation of butene to maleic anhydride.

Die US-PS 34 78 063 beschreibt die Oxidation von olefinisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen mit einem Katalysator, der Vanadin- und Phosphoroxide enthält, wobei die Menge an Phosphoroxid mindestens das Doppelte der Menge von Vanadinoxid beträgt und der Katalysator mindestens ein anderes Oxid von Chrom, Elsen, Kobalt oder Nickel enthält und sich vorzugsweise auf einem Träger befindet. Es wird angegeben, daß der •'S Katalysator eine Oberfläche von 1 bis 100 mVg haben kann.The US-PS 34 78 063 describes the oxidation of olefinically unsaturated hydrocarbons with a Catalyst containing vanadium and phosphorus oxides, the amount of phosphorus oxide being at least the Is twice the amount of vanadium oxide and the catalyst is at least one other oxide of chromium, Elsen, cobalt or nickel and is preferably located on a carrier. It is stated that the • The catalyst can have a surface area of 1 to 100 mVg.

Die US-PS 32 93 268 beschreibt einen Vanadln-Phosphoroxld-Katalysator zur Oxidation von Butan zu Maleinsäureanhydrid. Aul die Oberfläche des Katalysators wird in dieser Literaturstelle nicht eingegangen. Wie Im Falle der zuvor erwähnten US-PS 37 78 063 wird der Katalysator durch eine wäßrige Lösungsmethode hergestellt. The US-PS 32 93 268 describes a vanadium phosphorus oxide catalyst for the oxidation of butane to maleic anhydride. The surface of the catalyst is not discussed in this reference. Like in In the case of the aforementioned US Pat. No. 3,778,063, the catalyst is prepared by an aqueous solution method.

·»<> Die US-PS 38 64 280 beschreibt einen Vanadln-Phosphormlschoxld-Katalysator mit einer wahren Oberfläche Il von 7 bis 50 mVg. Dieser Katalysator läßt sich unter Einsatz eines organischen Mediums herstellen.· »<> The US-PS 38 64 280 describes a vanadium-phosphorus mash oxide catalyst with a true surface Il from 7 to 50 mVg. This catalyst can be produced using an organic medium.

;".· Die Rückführung von nlchtumgesetzten Bestandteilen In einen Reaktor Ist bekannt und wird auch bei; ". · The return of unreacted components to a reactor is known and is also used in

|„ verschiedenen Verfahren durchgeführt.| "Carried out various procedures.

H In »Oxidation οΓ Butane to Maleic Anhydride«, IEC Bd. 2, Nr. 1, März 1963, wird auf den Selten 57 bis 60H In "Oxidation οΓ Butane to Maleic Anhydride", IEC Vol. 2, No. 1, March 1963, is rarely 57 to 60

j| -»s angegeben, daß bei einem Verfahren zur Umwandlung von Butan zu Maleinsäureanhydrid nlchtumgesetztes ψ Butan erneut dem Reaktor zugeführt werden kann. Gemäß dieser Llteraturslelle werden bevorzugt die Reak-j | - »s stated that in a process for converting butane to maleic anhydride unconverted ψ butane can be fed back into the reactor. According to this reference, the reaction

P Honen abschnittsweise durchgeführt, wobei das Maleinsäureanhydrid zwischen den Reaktoren abgetrennt wird.P honing carried out in sections, the maleic anhydride being separated off between the reactors.

k' Dabei wird nlehlumgesetztes Butan vom ersten Reaktor In den zweiten Reaktor usw. eingespeist. k ' In this case, partially converted butane is fed from the first reactor into the second reactor and so on.

Die US-PS 39 04 652 beschreibt die Oxidation von η-Butan zu Maleinsäureanhydrid unter Einsatz von ange-The US-PS 39 04 652 describes the oxidation of η-butane to maleic anhydride using an-

:, Sn reicherten! Sauerstoff, wobei ein Recycllerungsstrom aus dem Reaktorablauf verwendet wird, welcher die :, Sn enriched! Oxygen, using a recycle stream from the reactor effluent, which the

|; Sauerstoffkonzentration In der gesamten dem Reaktor zugeführten Beschickung verringert. Es ist bekannt, daß|; Oxygen concentration decreased throughout the feed to the reactor. It is known that

ψ. explosive Mischungen aus Butan und Sauerstoff existieren und einige Sauersioff-Butan-Stlckstoff-Mischungen In ψ. Explosive mixtures of butane and oxygen exist, and some oxygen-butane-nitrogen mixtures exist

;,; den explosiven Bereich fallen können [vgl. beispielsweise Bureau of Mines Bulletin 503 (1952), Figur 35,;,; the explosive area can fall [cf. e.g. Bureau of Mines Bulletin 503 (1952), Figure 35,

jjv Seite 62 und Bureau of Mines Bulletin 627 (1965), Figur 21, Seite 33]. Gemäß der US-PS 39 04 652 wird diejjv page 62 and Bureau of Mines Bulletin 627 (1965), Figure 21, page 33]. According to US-PS 39 04 652 is the

t<[ 5S Reaktorbeschickungsmischung unterhalb explosiver (entflammbarer) Grenzen durch die Zugabe eines Inertgases, t <[ 5S reactor charge mixture below explosive (flammable) limits due to the addition of an inert gas,

!-;■ beispielsweise Stickstoff, zu der mit Sauerstoff angereicherten frischen Beschickung gehalten.! -; ■ for example nitrogen, kept to the fresh feed enriched with oxygen.

I Die Butanumwandlungsgrade gemäß der US-PS 39 04 652 betragen 30 bis 70% pro Durchgang. Das nichtum-I The degrees of butane conversion according to US Pat. No. 3,904,652 are 30 to 70% per pass. That doesn’t mean

gesetzte Butan entströmt dem Oxidationsreaktor als Teil des Reaktorablaufs. Der Ablauf wird zur EntfernungThe butane that is set flows out of the oxidation reactor as part of the reactor drain. The process becomes removal

. von Maleinsäureanhydrid verarbeitet. Das Maleinsäureanhydrid wird aus dem Ablauf teilweise durch Kühlen. processed by maleic anhydride. The maleic anhydride is partially removed from the effluent by cooling

; <>" zum Auskondensieren von flüssigem Maleinsäureanhydrid entfernt. Durch Waschen des Danipf/Gas-Materlals.; <> "removed to condense out liquid maleic anhydride. By washing the Danipf / Gas material.

ρ das bei der Kondensatlonsstufe zurückbleibt, wird das restliche Maleinsäureanhydrid aus dem Ablauf entfernt.ρ that remains in the condensation stage, the remaining maleic anhydride is removed from the drain.

[I Das Waschen erfolgt durch Kontaktleren des Ablaufs mit einer umlaufenden wäßrigen Maleinsäurelösung, der [I The washing is carried out by contacting the drain with a circulating aqueous maleic acid solution, the

dnc nicht angegebene Menge an frischem Wasser zugesetzt worden Ist. Der malelnsäureanhydrldfrele gaslörmlge Ablauf wird dann In zwei Teile aufgeteilt, und zwar einen Recycllerungsstrom, der erneut dem Reaktordnc an unspecified amount of fresh water has been added. The malelnic anhydride gaseous The drain is then split into two parts, namely a recycle stream that returns to the reactor

llS zugeführt wird, und einen Reinigungsstrom, der aus dem System entfernt wird. IIS is supplied and a purge stream that is removed from the system.

Nachteilig bei dem bekannten Verfahren, Insbesondere dem aus der US-PS 39 04 652 bekannten Verfahren, Ist die Tatsache, daß die Katalysatoren relativ schnell verunreinigen und damit entaktiviert werden. Worauf diese Verunreinigungen zurückzuführen sind, war bisher nicht bekannt.A disadvantage of the known method, in particular the method known from US Pat. No. 3,9 04,652, is the fact that the catalysts contaminate relatively quickly and are thus deactivated. What this Impurities can be traced back to, was not previously known.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die in dem Reaktorablauf und somit auch in dem maleinsäureanhydridarmen Kreislaufstrom vorliegenden Sauren, wie Essig-, Acryl- und Maleinsäure, selbst in Spuren bei der Rückführung In den Reaktor den Katalysator verunreinigen und somit die Umwandlung und die Selektivität des Verfahrens verschlechtern. Durch das erfindungsgemüße Verfahren gemäß dem Patentanspruch wird diese Verschlechterung der Umwandlung ur.d der Selektivität verhindert. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Herabsetzung der Konzentration insbesondere der genannten leichten Säuren auf weniger als 100 ppm Im Kreislaufstrom. Versuche hab-i gezeigt, daß bereits 300 ppm leichte Säuren In dem Recyclierungsstrom eine beträchtliche Schädigung des Katalysators bewirken und signifikant die Produktionsrate von zusätzlichen leichten Säuren erhöhen.The invention is based on the knowledge that the in the reactor outlet and thus also in the maleic anhydride Circulation stream present acids, such as acetic, acrylic and maleic acid, even in traces of recycling to the reactor contaminate the catalyst and thus the conversion and selectivity deteriorate the procedure. By the inventive method according to the claim, this Prevents deterioration in conversion and selectivity. The method according to the invention enables a reduction in the concentration, in particular of the light acids mentioned, to less than 100 ppm In the circulating stream. Experiments have shown that as little as 300 ppm of light acids in the recycle stream cause considerable damage to the catalyst and significantly reduce the production rate of additional increase light acids.

In der US-PS 38 64 280, die der DE-OS 23 54 372 entspricht, wird ein Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureani <ydrld durch Oxidation von η-Butan in einer Reaktionszone in Gegenwart eines komplexen Phosphor-Vanadin-Sauerstoff-Katalysators beschrieben. Auch Im Falle dieser Literaturstelle war man sich nicht der geschilderten Probleme bewußt, die auf das Vorliegen von Säuren in dem Recyclierungsstrom zurückgehen. Demgemäß Ist auch dieser US-PS nicht der geringste Hinweis darauf zu entnehmen, daß leichte Säuren eine nachteilige Wirkung auf die Katalysatoraktivität ausüben. Das Wesen des in dieser US-PS beschriebenen Verfahrens liegt in der Herstellung von Maleinsäureanhydrid unter Einsatz von angereichertem Sauerstoff. Die Menge an leichten Säuren, die dem Reaktor gemäß dem Verfahren der genannten US-PS erneut zugeführt werden, beträgt 1500 ppm und liegt damit deutlich oberhalb der 100 ppm. die erfindungsgemäß noch vorliegen.In US-PS 38 64 280, which corresponds to DE-OS 23 54 372, a process for the production of Maleinsäureani <ydrld by oxidation of η-butane in a reaction zone in the presence of a complex phosphorus-vanadium-oxygen catalyst described. In the case of this reference, too, one was not that Aware of the problems described which are due to the presence of acids in the recycle stream. Accordingly, this US-PS is not the slightest indication that light acids are a have an adverse effect on catalyst activity. The essence of what is described in this US patent Process is the production of maleic anhydride using enriched oxygen. the Amount of light acids fed back into the reactor according to the method of the said US-PS is 1500 ppm and is thus well above 100 ppm. which are still present according to the invention.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner eine äußerst hohe Ausbeute an Maleinsäureanhydrid erzielt, was auf die gewonnene Erkenntnis zurückgeht, daß durch leichte Säuren, die bei der katalytlschen Reaktion erzeugt werden, die eingesetzten Katalysatoren entaktiviert werden und demgemäß aus dem RecycHerungsgasstrom entfernt werden müssen, was durch die Erfindung erstmalig erfolgt ist.The process according to the invention also provides an extremely high yield of maleic anhydride achieved, which goes back to the knowledge gained, that by light acids in the catalytic reaction are generated, the catalysts used are deactivated and accordingly from the recycle gas stream must be removed, which was done for the first time by the invention.

Das Auswaschen mit Wasser gemäß der Stufe (d) kann beispielsweise unter Einsatz einer Absorptionssäule durchgeführt werden, in welcher der malelnsäureanhydrldarme Ablauf In einen Gegenstromkontakt mit Wasser gebracht wird, wodurch Säuren aus diesem Ablauf absorbiert und entfernt werden, bevor der mulelnsäureanhydridarme Ablauf erneut dem Reaktor zugeführt wird. Das Wasser und/oder die wäßrige basische Lösung, wie eine Natrium- oder Kaüumhydroxldlösung, -carbonatlösung oder -blcarbonatlösung, müssen in einer solchen Menge verwendet werden, die dazu ausreicht, die Säuren In einem solchen Umfange zu entfernen, daß der erneut dem Reaktor zugeführte maleinsäurearme Ablauf nicht mehr als 100 ppm der Säuren enthält. Vorzugsweise wird das Waschen soweit durchgeführt, daß der Säuregehalt weniger als 10 ppm und Insbesondere weniger als 7 ppm beträgt.The washing out with water according to step (d) can, for example, be carried out using an absorption column be carried out in which the malelic anhydride drain into countercurrent contact with water is brought, whereby acids are absorbed and removed from this drain before the mulelnic anhydride poor Drain is fed back to the reactor. The water and / or the aqueous basic solution, such as a sodium or calcium hydroxide solution, carbonate solution or carbonate solution must be in such a Amount used sufficient to remove the acids to such an extent that the low-maleic acid effluent fed back into the reactor does not contain more than 100 ppm of the acids. Preferably the washing is carried out to such an extent that the acid content is less than 10 ppm and, in particular, less than 7 ppm.

Neben den Säuren werden aus dem Reaktorkreislaufstrom auch andere teiloxidierten Nebenprodukte, wie Formaldehyde, entfernt, so daß der Kreislaufstrom nicht mehr als 100 und vorzugsweise nicht mehr als 10, Insbesondere nicht mehr als 7 ppm dieser teiloxidierten Nebenprodukte enthält.In addition to the acids, other partially oxidized by-products such as Formaldehyde, removed so that the recycle stream no more than 100 and preferably no more than 10, In particular, it does not contain more than 7 ppm of these partially oxidized by-products.

Die angegebenen ppm-Mengen an Säuren und teiloxidierten Nebenprodukten beziehen sich, sofern nicht anders angegeben Ist, auf das Gewicht. Unter dem Begriff »teiloxidierte Produkte« sind alle Produkte außer den Kohlenoxiden zu verstehen, die bei der vollständigen Oxidation der C4-Kohlenwasserstoffbeschlckung anfallen.The specified ppm amounts of acids and partially oxidized by-products relate to the weight, unless stated otherwise. The term “partially oxidized products” is to be understood as meaning all products, apart from the carbon oxides, which arise during the complete oxidation of the C 4 hydrocarbon mixture.

Im erflndungsgemäßen Verfahren wird es vorgezogen, das Maleinsäureanhydrid vom Reaktionsauslauf zur Erzielung eines malelnsäureanhydrldarmen Auslaufs nur durch Gegenstromkontakt des Reaktorauslaufs mit einem organischen Absorptionsmittel und nicht unter Anwendung eines wäßrigen Malelnsäureanhydrldkondensatlonsgewlnnungssystems zu gewinnen. Das Maleinsäureanhydrid wird dann vom organischen Absorptionsmittel durch übliche Methoden zum Abstreifen von Absorptionsmitteln gewonnen. Zu den geeigneten organischen Absorptionsmitteln gehören Benzophenone wie Polymethylbenzophenone, z. B. Di-, TrI- und Tetramethylbenzophenon. wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 25 10 479.4 beschrieben werden. Bevorzugte Betriebsbedingungen für den Oxidationsreaktor sind folgende:In the process according to the invention, it is preferred to feed the maleic anhydride from the reaction outlet A low-malelic anhydride outlet can only be achieved by countercurrent contact of the reactor outlet with an organic absorbent and not using an aqueous malelic anhydride condensation recovery system to win. The maleic anhydride is then removed from the organic absorbent obtained by conventional absorbent stripping methods. Among the appropriate organic Absorbents include benzophenones such as polymethylbenzophenones, e.g. B. Di-, TrI- and Tetramethylbenzophenon. as described in German patent application P 25 10 479.4. Preferred operating conditions for the oxidation reactor are as follows:

Temperatur, 0C Druck, kp/cm* Raumgeschwindigkeit, VHSV)Temperature, 0 C pressure, kp / cm * space velocity, VHSV)

n-Butangehalt der Beschickung, kombinierte frische + rückgeführte Beschickung, Vol-%feed n-butane content, combined fresh + recirculated feed, vol-%

% Auslauf direkt im Kreislauf geführt 20 bis 95 65 bis 90 80% Run-out directly in the circuit 20 to 95 65 to 90 80

(Rest des im Kreislauf geführten n-Butanauslaufs nach Abtrennung von anderen Auslaufgasen)(Remainder of the circulated n-butane effluent after separation from others Outlet gases)

1I Gesamtvolumen des Gases bei 21,10C und I Atmosphäre je Stunde je 0.0283 m·' Katalysatorvolumen. 1 I total volume of gas at 21.1 0 C and I atmosphere per hour per 0.0283 m · 'catalyst volume.

Wie In der US-PS 38 46 280 erläutert wird, bedeutet der Ausdruck »wahre Oberfläche«, wie er im vorliegenden verwendet wird, die Oberfläche des gemischten Vanadln-Phosphoroxld-Maierliils als solchem d h ohne Trägerstoff.As explained in US Pat. No. 3,846,280, the term "true surface" means as it is used here is used, the surface of the mixed vanadium-phosphorus oxide Maierliils as such, i.e. without Carrier.

Die Katalysatoren der US-I'S 38 64 280 sind für die Verwendung Im erfindungsgeniiißen Verfahren besondersThe catalysts of US Pat. No. 3,864,280 are particularly suitable for use in the process according to the invention

bevorzugtpreferred besonders
bevorzugt
particularly
preferred
ganz besonders
bevorzugt
most notably
preferred
343 bis 510343 to 510 371 bis 454371 to 454 371 bis 427371 to 427 1,73 bis 71,331.73 to 71.33 2,44 bis 4,552.44 to 4.55 2,79 bis 3,842.79 to 3.84 1000 bis 10 0001,000 to 10,000 2000 bis 50002000 to 5000 3500 bis 45003500 to 4500 1 bis 51 to 5 1,5 bis 41.5 to 4 2 bis 3,52 to 3.5

133,9 bis 13 390133.9 to 13,390 133,9 bis 3347,5133.9 to 3347.5 1 bis 251 to 25 1 bis 101 to 10 10 bis 4910 to 49 10 bis 26,710 to 26.7 1,03 bis 71,331.03 to 71.33 1,38 bis 3,841.38 to 3.84

Bevorzugte Betriebsbedingungen für die Entfernung der Säuren aus dem malelnsäureanhydrldarmen Reaktorausfluß unter Anwendung eines Wasserwaschprozesses sind folgende:Preferred operating conditions for the removal of the acids from the low-malelic anhydride reactor effluent using a water washing process are the following:

bevorzugt besondersparticularly preferred

bevorzugtpreferred

Beschickungsgeschwindigkeit des WassersFeed rate of the water

zu Beschickungsgeschwindigkeit des 10 maleinsäureanhydridarmen Auslaufs, l/m3 to feed rate of 10 maleinsäureanhydridarmen outlet, l / m 3

Gegenstromkontaktstufen, theoretische StufenCountercurrent contact stages, theoretical stages

Beschickungstemperatur des frischen Wassers, 0CFresh water feed temperature , 0 C

15 Betriebsdruck, bar 15 operating pressure, bar

Nachstehende Beispiele Im Zusammenhang mit dem schematischen Verfahrensfließdlagramm dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.The following examples are used in conjunction with the schematic process flow diagram further explanation of the invention.

2Ii B e I s ρ i e 1 12Ii B e I s ρ i e 1 1

Beschickungsbutan In Leitung la aus 44 kg/Std. frischem Beschickungsbutan In Leitung 1 und 16 kg/Std. rückgeführtem Butan In Leitung 16 wurde mit etwa 647 kg/Std. über Leitung 2 eingeführter Frischluft und etwa 2721 kg/Std. rückgeführtem Abgas vermischt und das Gemisch In den Oxidationsreaktor 4 eingeführt. DerFeed butane In line la from 44 kg / hour. fresh feed butane In line 1 and 16 kg / h. recycled butane in line 16 was with about 647 kg / h. fresh air introduced via line 2 and about 2721 kg / hour Recirculated exhaust gas mixed and the mixture introduced into the oxidation reactor 4. Of the

1^ Oxidationsreaktor bestand aus einem üblichen Wärmeaustauscher mit einem In Rohre gefüllten Katalysator, umgeben durch eine Wärmeübertragungsflüssigkeit (einem Salzbad). Das Reaktionsgemisch wurde In Gegenwart eines Katalysators oxidiert, der beschleunigend auf die Reaktion von η-Butan mit Luft unter Bildung von Maleinsäureanyhdrld wirkte. Bevorzugte Katalysatoren enthielten Mischoxide aus Vanadin und Phosphor, Insbesondere diejenigen, die In der vorstehend genannten US-PS 38 64 280 genannt werden, wobei die bevorzugten 1 ^ Oxidation reactor consisted of a conventional heat exchanger with a tube-filled catalyst surrounded by a heat transfer fluid (a salt bath). The reaction mixture was oxidized in the presence of a catalyst which had an accelerating effect on the reaction of η-butane with air with the formation of maleic acid anhydride. Preferred catalysts contained mixed oxides of vanadium and phosphorus, in particular those which are mentioned in the aforementioned US Pat. No. 3,864,280, with the preferred

111 Reaktionsiemperaturen zwischen 371 und 421°C lagen. 111 reaction temperatures were between 371 and 421 ° C.

Nach der Oxidation strömte der gasförmige Auslauf durch Leitung 5 in den Absorber 6. Etwa 47 kg/Std. Maleinsäureanhydrid wurden in dem in den Absorber aus Leitung 7 fließenden organischen Lösungsmittel absorbiert. Der gasförmige Strom, 3380 kg/Std., verließ den Absorber durch Leitung 9 bei einer Temperatur von ' etwa 71°C, worauf man ihn in Gefäß 10 mit Wasser auswusch. Der Losungsmittei-Maieinsäurearihydrld-StromAfter the oxidation, the gaseous effluent flowed through line 5 into the absorber 6. About 47 kg / hour. Maleic anhydride were in the organic solvent flowing into the absorber from line 7 absorbed. The gaseous stream, 3380 kg / hour, left the absorber through line 9 at a temperature of ' about 71 ° C, whereupon it was washed in vessel 10 with water. The Solvent-Maieinsäurearihydrld-Strom

-1S verließ den Absorber durch Leitung 8 zum Abstreifen des Maleinsäureanhydrids und weiterer Reinigung des Rohproduktes.- 1S left the absorber through line 8 to strip off the maleic anhydride and further purify the crude product.

3380 kg/Std. rückständiger maleinsäureanhydrldarmer Strom 9 wurde im Gegenstromwasserwäscher 10 unter Verwendung von frischem Wasser zur Entfernung der nichtabsorblerten Säuren gewaschen. In einem typischen Einstufenwäscher entfernen etwa 9942 kg/Std. Frischwasser etwa 1,36 bis 1,81 kg/Std. schwache Säuren (Essig-,3380 kg / hour residual stream 9 poor in maleic anhydride was in the countercurrent water scrubber 10 under Washed using fresh water to remove the non-absorbed acids. In a typical Single-stage washers remove about 9942 kg / hour. Fresh water about 1.36 to 1.81 kg / hour. weak acids (vinegar,

■w Acryl-, Malein- und Spuren von Buttersäure und ähnliche) und nichtabsorbiertes Maleinsäureanhydrid. Der Wasserbedarf kann durch Anwendung eines Mehrstufenwäschers reduziert werden. Der Säuregehalt des 3328 kg/Std. Stroms 13 ist unter etwa 10 ppm, insbesondere etwa 6 ppm bei dieser Art Behandlung.■ w Acrylic, maleic and traces of butyric acid and similar) and unabsorbed maleic anhydride. The water requirement can be reduced by using a multi-stage washer. The acidity of the 3328 kg / hour Stream 13 is below about 10 ppm, especially about 6 ppm for this type of treatment.

Auswaschgas, das den Wasserwäscher bei einer Temperatur von etwa 38 bis 49° C verließ, wurde in zwei Ströme 3 und 14 aufgespalten. Etwa 2721 kg/Std. dieses Auswaschgases wurden komprimiert und durchWashout gas, which exited the water scrubber at a temperature of about 38 to 49 ° C, was split into two Streams 3 and 14 split. About 2721 kg / hour this washout gas was compressed and passed through

•»5 Leitung 3 zum Oxidationsreaktor rückgeführt, während die rückständigen 606 kg/Std. Abgas durch Leitung 14 zur Butangewinnung in Adsorber 15 geführt wurden.• »5 line 3 returned to the oxidation reactor, while the remaining 606 kg / hour. Exhaust gas through line 14 for butane recovery in adsorber 15 were performed.

Butan in Leitung 14 wurde in dem Adsorber adsorbiert mit Hilfe eines Kreislaufbetriebs unter Anwendung von Mehrfachbetten, die mit Adsorptionsmitteln gefüllt waren, wie Aktivkohle. 590 kg/Std. des verarmten Abgases, das hauptsächlich Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenoxide enthielt, wurde abgelassen und das auf dem Adsorptionsmittel adsorbierte Butan durch geeignete Desorption wie Verdampfen bei etwa 121°C und anschließende Kondensation und Phasentrennung gewonnen. Das gewonnene Butan, 16 kg/Std., wurde dann durch Leitung 16 in den Reaktor rückgeführt.Butane in line 14 was adsorbed into the adsorber by using a recycle operation of multiple beds filled with adsorbents such as activated carbon. 590 kg / hour of the impoverished Exhaust gas mainly containing oxygen, nitrogen and carbon oxides was discharged and that on the Adsorbent adsorbed butane by suitable desorption such as evaporation at about 121 ° C and subsequent Won condensation and phase separation. The recovered butane, 16 kg / hour, was then through Line 16 returned to the reactor.

Zur Reduzierung der Menge an wäßriger Auswaschlösung und/oder zur Erzielung einer vollständigeren Entfernung der Säuren aus dem Kreislaufteil des Reaktorauslaufs wird vorteilhafterweise eine Lösung von Natrium- oder Kaliumhydroxid, -carbonat oder -bicarbonat in Wasser ansteile von einfachem Wasser verwendet.To reduce the amount of aqueous washout solution and / or to achieve a more complete one Removal of the acids from the circuit part of the reactor outlet is advantageously a solution of Sodium or potassium hydroxide, carbonate or bicarbonate used in water instead of plain water.

Beispiel 2Example 2

Man verfuhr nach Beispiel 1 unter Anwendung von einstufigem Auswaschen des maleinsäureanhydridarmenThe procedure of Example 1 was followed using a single-stage washout of the low-maleic anhydride content

ω Abgases, um die schwachen Säuren vom Kreislaufstrom zum Reaktor zu entfernen.ω exhaust gas to remove the weak acids from the circulating flow to the reactor.

Die Wirkungen von Säureverunreinigungen In einer Reaktorbeschickung wurde in einem getrennten Testreaktor getestet (da die Bedingungen im Hauptreaktor nicht verändert werden sollten) unter Verwendung des gleichen Katalysators, wie er Im Hauptreaktor verwendet wurde. Die Reaktionsteilnehmerbeschickung zu diesem Testreaktor bestand aus einem Abstrom bzw. Seitenstrom aus den Strömen Nr. 5 bzw. 13 der Fig. 1. Nach Erhalt der Testreaktorbeschickung aus Strom 13 wurde der Testreaktor mit einem Auswaschgas in Berührung gebracht, das aus Butan, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenoxiden bestand mit nur geringen Spuren von schwachen Säuren (etwa 6 ppm). Die für den ersten Versuch erhaltenen relativen Raten (vgl. Versuch Nr. 1 In nachstehender Tabelle I) dienten dem weiteren Vergleich.The Effects of Acid Contaminants in a reactor charge was in a separate test reactor tested (since the conditions in the main reactor should not be changed) using the same Catalyst as used in the main reactor. The reactant charge to this one The test reactor consisted of an effluent and side stream from streams No. 5 and 13 of FIG. 1, respectively Receiving the test reactor charge from Stream 13, the test reactor was exposed to a washout gas which consisted of butane, oxygen, nitrogen and carbon oxides with only slight traces of weak ones Acids (about 6 ppm). The relative rates obtained for the first attempt (see Experiment No. 1 in below Table I) were used for further comparison.

Die weiteren Tests bestanden aus abwechselndem Umleiten der Testreaktorbeschickung zu den Seltenströmen aus den Strömen 5 und 13 und Bewerten des Verhaltens des Testreaktors für jeden dieser Versuche.The further tests consisted of alternately redirecting the test reactor feed to the rare streams from streams 5 and 13 and assessing the behavior of the test reactor for each of these trials.

Das Verhalten des Testreaktors unter diesen Bedingungen wird In Tabelle I gezeigt. Dabei Ist festzustellen, daß die Gegenwart von Säureverunreinigungen In der Beschickung sofort die Katalysatoraktivität und die Selektivität für die Maleinsäureanhydridbildung herabsetzt (vgl. Versuch Nr. 2 In Tabelle I).The behavior of the test reactor under these conditions is shown in Table I. It should be noted that that the presence of acid impurities in the feed immediately affects catalyst activity and selectivity for maleic anhydride formation (cf. Experiment No. 2 in Table I).

Diese nachteilige Wirkung erwies sich außerdem als Irreversibel bei der Entfernung der Beschickungsverunreinigungen Im nachfolgenden Test (vgl. Versuch Nr. 3 In Tabelle I). Der Leistungsabbau des Katalysators schreitet fort, wenn dieser welter mit einem säureverunreinigten Strom behandelt wird (vgl. Versuch Nr. 4, zweite Behandlung mit Strom Nr. 5).This adverse effect was also found to be irreversible in removing the feed contaminants In the following test (cf. Experiment No. 3 in Table I). The degradation of the catalytic converter progresses if this is further treated with an acid-contaminated stream (see experiment no. 4, second treatment with stream No. 5).

Das recht überraschende Ergebnis dieser Versuche Ist, daß die Gegenwart von Säureverunreinigungen In der Beschickung die Produktlonsraie der schwachen Säuren In den anschließenden Versuchen steigert. In einem Kreislaufbetrieb mit weniger wirksamer Entfernung der Säureverunreinigungen aus dem rttckgeführten Auslaufstrom verursacht diese nachteilige Wirkung mit Sicherheit einen kontinuierlichen beschleunigten Abbau der Katalysatorleistung. Deshalb Ist es besonders vorteilhaft, die schwachen Säuren gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu entfernen. Weitere Versuche mit einer synthetischen Beschickung, die Butan zusammen mit entweder Essigsäure oder Acrylsäure in Abwesenheit von Maieinsäureanhydrid enthält, bestätigen diese nachteilige Wirkung, die bei Verwendung von Strom S beobachtet wurde.The rather surprising result of these experiments is that the presence of acid impurities in the Charging increases the production rate of the weak acids in the subsequent experiments. In one Circulation operation with less effective removal of acid contaminants from the recirculated effluent stream this adverse effect certainly causes a continuous accelerated degradation of the Catalyst performance. It is therefore particularly advantageous to use the weak acids according to the invention Procedure to remove. Further attempts at a synthetic feed that combined butane with containing either acetic acid or acrylic acid in the absence of maleic anhydride, confirm this disadvantageous Effect observed using current S.

Tabelle ITable I.

Wirkung von Säureverunreinigungen auf die Katalysatorleistung im TestreaktorEffect of acid impurities on catalyst performance in the test reactor

Abstrom bzw. Seitenstrom der BeschickungDownstream or side stream of the feed

Relative RatenRelative rates

Butan- MA-Butane MA-

Oxidation ProduktionOxidation production

schwache
Säurenproduktion
weakness
Acid production

1) als Testreaktorbeschickung verwendete ursprüngliche1) Originally used as test reactor feed

Portion des Stroms 13 (Vergleichsversuch)Portion of stream 13 (comparative experiment)

2) nach dem ersten Zusammentreffen des Testreaktorkatalysators mit 1 Portion von Strom 5*)2) after the first encounter of the test reactor catalyst with 1 portion of stream 5 *)

3) erneutes Einspeisen des gereinigten Stroms 13 in den3) again feeding the purified stream 13 into the

T?streaktorT? Streactor

4) zweites Zusammentreffen mit Strom 5*)4) second meeting with electricity 5 *)

5) nochmaliges Einspeisen des Stroms 13 in den Testreaktor5) again feeding the stream 13 into the test reactor

*) Bestandteile der Verunreinigung: MA 1,38 Gew.-%*) Components of the impurity: MA 1.38% by weight

Essigsäure 660 ppm Acrylsäure 330 ppmAcetic acid 660 ppm acrylic acid 330 ppm

100100 100100 100100 6565 6565 128128 9191 9292 157157 61,461.4 59,759.7 171171 73,873.8 69,469.4 214214

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid aus einem C4-Kohlenwasserstoff, nämlicher einer η-Butan- oder n-Butenbeschlckung, bei dem man den Ci-Kohlenwasserstoff und Luftsauerstoff In einen * Reaktor einspeist und mit einem Katalysator aus Vanadin- und Phosphoroxiden unter üblichen Reaktionsbedingungen einschließlich einer Temperatur von 288 bis 538° C In Kontakt bringt, vom Reaktorauslauf Maleinsäureanhydrid entfernt, den maleinsäureanhvdrldarmen Auslauf wuscht und In den Reaktor zurückführt, dadurch gekennzeichnet, daß manProcess for the production of maleic anhydride from a C 4 hydrocarbon, namely an η-butane or n-butene coating, in which the Ci hydrocarbon and atmospheric oxygen are fed into a reactor and with a catalyst made of vanadium and phosphorus oxides under the usual reaction conditions including at a temperature of 288 to 538 ° C., maleic anhydride is removed from the reactor outlet, the maleic acid anhydride-poor outlet is washed and returned to the reactor, characterized in that
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